第三节 水肥一体化管理

采用浓度可调、操作简便、运行可靠的专用滴灌施肥设备，选择适宜的水溶性单质肥或生育期全营养酿酒葡萄滴灌专用肥，采用水肥药耦合精量控制灌溉制度，提高酿酒葡萄精量灌溉与精准施肥管理水平，实现节水、节肥的目标。

3.1灌前准备

3.1.1过滤与施肥设备选型

3.1.1.1过滤器选型

水质处理采用的过滤设备种类主要有：砂石过滤器、离心过滤器、网式过滤器和叠片式过滤器。不同水源水质条件下采用的过滤器基本组合方式为：调蓄水池（含沉沙）初级沉淀+过滤设备深度处理。

针对黄河水和水库水，过滤设备组合采用“砂石过滤器+叠片过滤器”，灌溉系统控制面积较小时，也可采用“砂石过滤器+网式过滤器”组合过滤；针对地下水，过滤设备组合采用“离心过滤器+筛网过滤器”。

3.1.1.2施肥设备选型

水肥一体化是实现增产、增收的关键，也是高效节水灌溉的核心技术之一。目前，国内外常用的滴灌系统施肥形式有压差式施肥罐、文丘里施肥器、水力驱动施肥泵和电动注肥泵等。目前建设的葡萄滴灌高效节水种植区的施肥系统多选用压差式施肥罐或自动化施肥机。

（1）自动化施肥机。自动化施肥机主要针对大面积的葡萄水肥一体化种植区，具有不同肥料按照不同浓度配比、施肥速度可调、多通道施肥、施肥均匀等优点，适合于具有一定知识能力的种植技术人员使用。施肥机由施肥控制器、水量调节阀、施肥量调节阀、流量计、注肥泵、施肥口等构成。

①主要技术参数。施肥面积：每台配置不同的施肥机可以满足500～5000亩葡萄种植区的施肥工作。

吸肥通道数量：每台施肥机标准配备3个吸肥通道，用户可根据实际需求安装，最大可扩展到6个施肥通道。

吸肥量：单通道吸肥量最小为100 L/h，最大可以达到4000 L/h，用户可根据种植面积、施肥量、注肥时间进行选择。

注肥泵：额定流量要求大于吸肥流量，输出扬程要求大于灌溉主管压力0.1 MPa以上。在吸肥注肥过程中，施肥机的注肥泵变频及时间控制，肥料母液吸完后自动停泵，注肥压力、流量在一定范围内可调。

工作电源及变频：三相四线动力电；配电功率1.5～3.0 kW；压力变送器，供电24 VDC、量程0～1.6 MPa、输出4～20 mADC；变频器，功率5 kW。

与灌溉系统接口尺寸：DN40、DN50两种接口。

整机参考尺寸：所有部件安装在一个紧凑的金属架结构上，参考尺寸：长57 cm，宽37 cm，高110 cm。

整机参考重量：105 kg。

②操作要点。将施肥机接通电源，调整控制器设定注肥泵的输出扬程。然后将肥料罐体接入施肥通道，在肥料罐体中加入不同肥料，按下控制器启动按钮即可开始施肥。施肥过程中，控制人员可通过调节阀门调节施肥量与施肥速度，同时通过流量计查看施肥的速度与流量。建议根据各轮灌组灌水时间，合理设置施肥速率及时间。

图2-8自动化施肥机实物图

图2-9自动化施肥机示意图

（2）施肥罐。目前大量的高效节水灌溉工程施肥设备仍然以配置压差式施肥罐为主。施肥罐安装于过滤器前面，以防未溶解的化肥颗粒堵塞灌水器。

3.1.2土壤质地与肥力调查

3.1.2.1取样及检测

为了科学合理、有针对性地制订具体种植区的水肥方案，准确判定酿酒葡萄生育期内的水肥用量，应在种植区选取典型样点取土样，检测不同种植片区土壤类型、密实度、田间持水量及全磷、全钾、全氮、速效磷、速效钾、速效氮及有机质含量等土壤质地及养分指标。

3.1.2.2土壤肥力分级

根据土壤理化性质测定结果，依据《宁夏测土配方施肥技术》进行土壤肥力分级，并依据肥力标准确定地力水平和相应施肥方案。肥力低多施肥，肥力高少施肥。具体分级指标如下。

（1）土壤氮水平：以土壤碱解氮含量高低来衡量，即小于70 mg/kg、70 mg/kg～100 mg/kg、大于100 mg/kg分别为低、中、高水平。

（2）土壤磷水平：以土壤速效磷含量高低来衡量，即小于20 mg/kg、20mg/kg～35 mg/kg、大于35 mg/kg分别为低、中、高水平。

（3）土壤钾水平：以土壤速效钾含量高低来衡量，即小于120 mg/kg、120 mg/kg~160 mg/kg、大于160 mg/kg分别为低、中、高水平。

3.1.3滴灌系统检查

3.1.3.1首部设备检查

灌溉开始前，应仔细检查灌溉系统首部各设备，主要包括电气及变频设备、供水及加压系统、过滤设备、施肥设备和其他配件。

（1）电气及变频设备。检查变频器进出风口是否畅通、开启后是否有异常振动及电磁噪音，变频器运行参数是否正常，有无报警；检查首部设备整个电路、线缆接点是否存在漏电风险。

（2）供水及加压系统。检查水泵、压力表、闸阀、进出水管道连接处是否正常。

（3）过滤设备。对于砂石过滤器，按照已有设备的砂石级配要求，将砂石回填入过滤器桶体内，砂量不足时应保质保量地进行购置、补充；对于叠片过滤器，应将停灌时清洗干净并妥善放置的滤芯安装在过滤器外壳内并旋紧丝扣及螺母；对于筛网过滤器，应将清洗后的过滤网安装于过滤器外壳内，并按紧固件要求加固；自动反冲洗过滤设备，应检查进出口管道压力表、三向阀及各类传感器及控制器工作是否正常。

（4）施肥设备。施肥泵或施肥机各部件连接，承压部位密封性，压力表灵敏性，阀门启闭性，注水、注肥管道及连接件等是否正常；检查注肥管道处过滤器是否可以正常工作。

（5）其他配件。应检查整个首部系统的压力表、控制阀、进排气阀、冲洗排污阀等各类阀门是否能正常启闭。

3.1.3.2田间管网检查

（1）检查田间各处阀门是否有缺失、破损、无法开关等情况。

（2）检查各级管道，如主管与支管、支管与毛管连接处的三通、弯头、直接、旁通等配件是否完好且连接正确。

（3）检查各级管道堵头是否完好且连接正确。

（4）如检查完毕，确认管网管道及配件完好，则在灌溉前应先行试水，检查管网是否存在跑、冒、滴、漏现象，如出现应尽快维修；确认管网无跑、冒、滴、漏现象后，应打开毛管堵头，排除管中杂物。

（5）对管网进行彻底冲洗，冲洗时，首先打开一定数量的轮灌组阀门（一般少于灌溉时正常轮灌组的阀门），开启水泵，依次打开干管、支管和毛管的末端，采用高压水轮流冲洗每个轮灌组，将管道内的污物冲洗出去，然后安装相应堵头。

3.1.4肥料及药品准备

根据经营主体经济及生产情况确定肥料的类型。可选择采用成品的酿酒葡萄不同生育期滴灌专用肥，按照要求在相应生育期及时间段结合灌溉施入田间；也可以采用单质肥，按照《农机节水农艺一体化生产技术规程第3部分：酿酒葡萄》及《宁夏酿酒葡萄滴灌种植技术规程》等地方标准推荐的水肥一体化管理制度进行配施。其中，氮素可以采用水溶性较好的尿素，磷素采用磷酸一铵，钾素用硫酸钾或硝酸钾来代替；推荐施用酿酒葡萄滴灌专用肥。根据《规程》中推荐的不同生育期施肥比例与施肥量，按照种植面积及施肥计划购置相应数量的肥料待用。

同时，根据不同种植区对产品质量的要求，结合酿酒葡萄病虫害发生的规律，购置针对性的植保药品备用。

3.2灌溉期间的水肥管理

3.2.1水肥管理原则

（1）根据酿酒葡萄生长发育阶段、降雨量、土壤墒情和田块土壤肥力等确定灌溉制度。

（2）成熟期应严格控制灌水，采摘前15～30 d停止灌水，冬灌根据土壤墒情适量补水。

（3）灌溉定额为枯水年（P=85%）条件，红寺堡区枯水年年均降水量为169.64 mm。

3.2.2水肥管理制度

3.2.2.1目标产量

300 kg/亩～800 kg/亩。高档葡萄酒庄限产300 kg/亩左右。

3.2.2.2养分推荐量

N 7.22 kg/亩～11.51 kg/亩，P2O5 2.41 kg/亩～4.18 kg/亩，K2O 7.34 kg/亩～11.6 kg/亩。

3.2.2.3水肥制度

酿酒葡萄生育期可分为出土、萌芽期、开花期、初果期、果实膨大期、着色期、埋土等阶段。根据中部扬黄灌区酿酒葡萄高效节水灌溉种植区地力水平，在降水为平水年型时，全生育期灌水12～15次，灌溉定额265 m3/亩～300 m3/亩，全生育期共追肥6次，分别为展叶期1次、开花期1次、果实膨大期2次、着色期2次。酿酒葡萄滴灌水肥一体化管理制度参照表2-1。

（1）出土—萌芽期（4月下旬至5月上旬）。4月中下旬气温稳定升高到10℃以上，藤蔓出土后，滴灌水1次，灌水定额为40 m3/亩。

（2）萌芽期—开花期（5月上旬至6月上旬）。酿酒葡萄新叶舒展、春梢萌动、新根系发育时，滴水2～3次，每次灌水定额为15 m3/亩～20 m3/亩；追肥1次，施高氮型酿酒葡萄专用全营养、全水溶滴灌肥料，施肥量6 kg/亩～8 kg/亩。开花期滴水1次，灌水定额为10 m3/亩～15 m3/亩；追肥1次，以补磷补硼补锌为主，追施高磷含硼锌全营养完全速溶性专用滴灌肥4 kg/亩～6 kg/亩。

（3）初果期—果实膨大期（6月中旬至7月下旬）。该时期滴灌5～6次，灌水周期为6～10 d，灌水定额为20 m3/亩～25 m3/亩，随水施均衡性全营养完全速溶性专用滴灌肥2次，每次施肥量4 kg/亩～6 kg/亩。

（4）果实膨大期—着色期（8月上中旬）。滴灌3次，灌水周期为10～15 d，灌水定额为10 m3/亩～15 m3/亩，第一水及第三水分别随水施高钾型全营养完全速溶性专用滴灌肥，每次施肥量4 kg/亩～5 kg/亩。

（5）埋土期（11月上中旬）。埋土前滴水1次，灌水定额为40 m3/亩～50 m3/亩。

表2-1酿酒葡萄滴灌水肥一体化管理制度

3.2.3灌溉系统运行及操作要点

3.2.3.1一般要求

（1）滴灌工程及设备应按设计条件及产品说明书规定运行。

（2）使用人员应认真做好运行记录。内容包括：设备运行时间、系统工作压力和流量、能源消耗、故障排除、值班人员及其他情况。

（3）应结合工程设计人员及设备厂家提供的操作规程制定各类设备及电器的操作手册、工作制度，并张贴于泵房显著位置。

3.2.3.2水泵操作要点

（1）潜水电泵严禁用电缆吊装入水。

（2）水泵开启前应检查并确保：电器接线正确，仪表显示正位；转子转动灵活，无摩擦声和其他杂音；电源电压正常；电动机外壳应接地良好，线缆绝缘良好。

（3）电动机应空载（或轻载）启动，待电流表示值开始回降时方可投入运行；如电动机温度骤升或其他异常情况，应立即停机排除故障。

（4）采用真空泵充水的水泵，真空管道上的闸阀处于开启位置；水泵吸水管进口和长轴深井泵、潜水电泵进水节的淹没深与悬空高达到规定要求。

（5）自吸泵第一次启动前，泵体内应注入循环水，水位应保持在叶轮轴心线以上，若启动3 min不出水，必须停机检查。长轴深井泵启动前，应注入适量的预润水。对用于静水位超过50 m的长轴深井泵，应连续注入预润水，直至深井泵正常出水，相邻两次启动的时间间隔不得少于5 min。离心泵应关阀启动，待转速达到额定值并稳定时，再缓慢开启闸阀，停机时应先缓慢关阀。

（6）水泵在运行中，各种仪表读数应在规定范围内，轴承部位温度宜在20℃~40℃，最高不得超过75℃。运行中如出现较大振动或异常现象，必须立即停机检查。

3.2.3.3过滤器注意事项及操作要点

（1）开启水泵前认真检查过滤器各部位是否正常。对网式过滤器，应抽出网芯检查，看有无砂粒和破损，各个阀门是否处于关闭状态，确认无误后再启动水泵。

（2）缓慢开启泵与过滤器之间的控制阀，再开启过滤器后边的控制阀，使其与前一阀门处于同一开启程度。检查过滤系统两压力表之间的压差是否正常，确认无误后，将流量控制在设计流量的70%～80%，一切正常后方可按设计流量运行。

（3）过滤器在运行中，应认真观察仪表，并对运行情况做好记录。如发生意外事故，应立即关泵检查，排除异常后再工作。

（4）离心和网式过滤器与施肥装置组成的系统，进出口压差超过0.05 MPa时，应进行反冲洗；离心式过滤器在系统工作结束后，缓慢打开储砂罐排污球阀，泥砂、污物顺排砂口排出，排砂完毕后，关闭排污口进行冲洗。网式过滤器，关闭其中一个网式过滤器进水口蝶阀，打开其冲洗口球阀，污水从冲洗口排出，待排出清水时，关闭冲洗口球阀，打开进水口蝶阀。依次对各组过滤器进行冲洗。多组网式过滤器可同时进行反冲洗。也可采用自动反冲洗设备。

（5）砂石和网式过滤器与施肥装置组成的系统，砂石过滤器进出口压差大于0.05 MPa时应进行反冲洗。砂石过滤器冲洗方法：系统工作时，调整首部总阀开启度，获得适当反冲洗压力；可关闭一组过滤器进水中的一个蝶阀，同时打开相应排水蝶阀排污口，由另一只过滤器进行反冲洗，泥砂、污物顺排砂口排出，直到排出清水为止。反冲洗的时间和次数依水源情况确定，反冲洗完毕后，先关闭排污口，缓慢打开蝶阀使砂床稳定压实。

（6）砂石和叠片过滤器与施肥装置组成的系统，砂石过滤器进出口压差大于0.05 MPa时进行反冲洗，叠片过滤器进出口压差大于0.04 MPa时进行反冲洗。叠片过滤器冲洗方法：关闭出水阀，打开进水阀，打开排污水阀，打开辅助反冲洗压缩空气阀门，确认进水压力不低于冲洗压力要求时（反冲洗模式进水压力不低于0.08 MPa），开始系统反冲洗，直至出水清澈，反冲洗2～3次，冲洗结束后缓慢开启出水阀。

（7）停灌后，先缓慢关闭过滤器后边的控制阀门，也可反复对过滤器进行反冲洗，也可在此时更换或部分更换过滤介质。

3.2.3.4施肥设备注意事项及操作要点

（1）施肥（药）注入装置应根据设计流量大小、肥料和化学药物的性质及其灌溉植物要求选择，装置的上游应安装防回流部件。

（2）清洗过滤器，施肥（药）装置的废水不得排入原水源中，下游应设置过滤器，并在过滤器进出口安装压力测量装置。

（3）在注肥装置与水源之间一定要安装逆止阀，防止肥（药）液流进水源。严禁直接把化肥和农药加进水源而造成环境污染。

（4）一定要在水源与过滤器之间注入化肥或农药，肥（药）液先经过过滤器之后再进入灌溉管道，清除未溶解的化肥和其他杂质，以免堵塞管道及灌水器。

（5）施肥设备操作。

①准确计算每个轮灌组施肥量，准备各类型肥料，检查施肥设备。

②在1/4的灌水时间时开始滴肥，到3/4灌水时间时停止滴肥，用清水冲洗管网及灌水器，防止堵塞滴头。

③施肥泵的进出水口与管线的进出水口一致，分别在施肥泵的进水口和出水口安装阀门，将施肥泵的吸液管放到施肥罐内，确保吸液管不贴在容器壁和容器底。

④取出施肥泵刻度筒上部的U型调节锁，调节施肥泵上的刻度达到预设值（吸入药液与进水口水量的比值），然后将U型调节锁锁上扣紧，开始施肥。

⑤在施肥罐内肥液全部施用完毕后注入清水，让施肥泵继续工作一段时间，使施肥泵内部得到充分的清洗，并清洁施肥泵外表面。

3.3灌溉及施肥设备维护

滴灌葡萄种植区在冬灌结束后，即完成了全生育期的灌溉任务。需要对灌溉系统及相关设备进行维护保养，以保证下一灌溉期的顺利运行。

3.3.1灌溉系统排水及设施拆除

（1）灌溉期结束后，为防止灌溉系统的设备及管道发生冻裂或破坏，应及时排出首部供水系统（包括进水管道、水泵、各类阀门、水表、压力表、出水管道）、施肥机、过滤器（尤其是砂石过滤器）、田间管网（尤其是PVC材质的输水主管及支管）中的积水，防止冬季冻裂。

（2）滴灌葡萄种植区主要采用多年用滴灌管，地表毛管无需回收，支管埋设于根层以下也无需回收。但安装于田间的压力表、水表、排气阀、减压阀以及田间的易损、易丢设备、设施应及时回收，并妥善保存，以待下一个灌溉期使用。

3.3.2灌溉系统首部设备维护

（1）网式过滤器滤网易损坏，发现损坏应及时修复或更换；应经常清理网芯及其两端保护密封圈。

（2）离心过滤器集砂罐设有排砂口，工作前应检查集砂罐，定时排砂，避免罐中砂量太多，导致离心过滤器不能正常工作。滴灌系统不工作时，应先让水泵停机，再清洗集砂罐。进入冬季，为防止设备冻裂，须打开所有阀门将存水排净。将压力表等仪表装置卸下妥善保管。

（3）叠片过滤器清洗，将过滤器拆开拿出叠片置于清水中彻底清洗，清净后将叠片放回，盖上过滤器盖子用封闭阀封闭，每年灌期结束后，将滤芯取出妥善保管，防止滤芯破损，降低使用寿命和过滤效果。

（4）砂石过滤器视水质情况，每年对介质进行1～6次清洗。因有机物和藻类发生的堵塞，采用在水中按比例加入氯或酸浸泡过滤器、24 h后反冲洗直到放出清水的方式进行清洗。采用人工清除过滤器中结块沙子和污物，必要时可取出全部砂石，彻底冲洗后再重新逐层回填入滤罐内，并及时补充缺失的相应粒径砂子。

3.3.3施肥设备维护

（1）关闭水泵，开启与主管道相连的注肥口和驱动注肥系统的进水口，释放压力，用清水洗净施肥罐及注肥泵，按照相关说明打开注肥泵，取出注肥泵驱动活塞，用润滑油进行正常的保养，然后擦拭干净各部件后重新组装好。

（2）轮灌组变更前应有半小时的管网冲洗时间，避免肥料在管内沉积。

（3）每次施肥完毕后，应对施肥设备进行冲洗。

（4）擦拭施肥机或注肥泵表面，保持清洁。如有必要应将施肥机拆卸并妥善保存，待下一灌溉期再行安装。

3.3.4灌溉管网维护

灌溉期结束后，将地面支管（如支管浅埋则无需回收）洗净卷好，置于干燥、通风、阴凉处保存，防止鼠、虫等危害。